1. Introducción

Los proyectos de restauración y rehabilitación de obras sociales en el Centro Histórico de La Habana deben garantizar un inmueble seguro, duradero, confortable y con amenidades funcionales para los inquilinos del edificio. Durante la fase constructiva se hace necesario realizar controles de calidad a los elementos de hormigón armado para evaluar resistencia, dureza o posibles patologías como deformaciones plásticas y fisuras.

Diversas técnicas como la resistencia a la penetración, pull-out y pull-off, extracción de probetas, resonancia y permeabilidad, permiten evaluar la calidad constructiva de un inmueble, sin embargo, tienen como inconvenientes elevados tiempos de investigación, elevados costos y/o la agresión física a la estructura. Esta problemática ha conllevado a la necesidad de desarrollar métodos de ensayos no destructivos (END) que permitan de manera económica, rápida y efectiva, estimar la resistencia, estado de conservación y durabilidad de una edificación.

Entre los factores más importantes que avalan el uso de los END están la posibilidad de evaluar las vulnerabilidades de la edificación a partir de la detección de zonas con desperfectos, estimación de la resistencia a compresión (fc) y variaciones en la calidad de acuerdo a los requisitos de proyecto (^{Breysse, et al., 2017}, ^{Chandak and Kumavat, 2020}). El propósito es determinar la calidad e integralidad de las partes y componentes de una estructura sin afectar su desempeño, o funciones para los cuales fueron diseñadas (^{Helal, et al., 2015}, ^{Hussein and Abdi, 2021}).

La calidad del hormigón es generalmente expresada en términos de resistencia, debido a que las edificaciones deben estar concebidas para soportar diferentes tipos de cargas. El hormigón es un material que se compone de cemento, áridos finos y gruesos, agua y aditivos, y una vez que fragua se hace necesario conocer el valor de resistencia adquirido, principalmente a los 28 días. Para este fin se han desarrollado numerosas ecuaciones de cálculo que permiten estimar la fc del hormigón a partir de los valores de índice esclerométrico (IE) (^{Lima and Silva, 2000}), la velocidad de pulso ultrasónico (VPU) (^{Hannachi and Guetteche, 2012}, ^{Popovics, 1991}) o la medición de la resistividad aparente (ρ) del hormigón (^{Araújo and Meira, 2021}).

Otra metodología ampliamente aplicada es el método SonReb, el cual combina los resultados del IE y la VPU. Desde su implementación en los años 60 del siglo pasado por Facaoaru (^{Facaoaru, 1969}), esta se ha convertido en la END más empleada para estimar la fc del hormigón.

Debido a que se trata de una técnica no destructiva, la veracidad y precisión de los resultados pueden estar afectados por errores de ejecución de hormigonado, edad de la estructura, presencia de refuerzos, diseño de mezcla, carbonatación, porosidad, fisuraciones, características de los áridos y parámetros ambientales como temperatura y humedad relativa (^{Cristofaro, et al., 2020}, ^{Hussain and Akhtar, 2017}).

Las regulaciones cubanas de la construcción no tienen implementado el método SonReb como un procedimiento de END válido para la estimación de la fc. En este sentido solo proponen el empleo de la esclerometría ^{(NC 246, 2003}), y la VPU (^{NC 231, 2002}) de forma independiente como metodologías para estimar la resistencia, calidad y durabilidad de la obra. En la investigación bibliográfica realizada solo se identificaron dos publicaciones previas en Cuba basadas en el método SonReb (^{Navarro, et al., 2019}, ^{Ricardo, 2018}).

El objetivo de este estudio es probar la factibilidad de uso del modelo SonReb en estructuras reales en donde se emplean materiales nacionales, a partir del análisis de los resultados obtenidos. Para esto se correlacionaron ocho modelos, y las fc calculadas se compararon con el valor de referencia mediante rotura de probeta. El estudio se realizó en una obra en restauración del Centro Histórico de La Habana. La rehabilitación concebía la construcción de columnas y vigas, de las cuales se eligieron nueve columnas para realizar el estudio. El hormigón empleado se diseñó a partir de áridos extraídos de canteras cubanas. Las probetas de referencia se tomaron in-situ, de la misma mezcla de hormigón con que se conformaron las columnas de hormigón armado.

2. Materiales y métodos

3. Resultados y discusión

En las tablas 6-7 se muestran los resultados obtenidos de las mediciones de VPU e IE realizadas a las columnas. El análisis estadístico refleja que, en todos los elementos estudiados, el CV no excedió el 10% con una distribución normal de los datos. El total de valores analizados (n) para la aplicación de los modelos fue de 162 resultados. Para el desarrollo matemático se estableció como variable independiente a la VPU.

Las VPU promedios obtenidas en todos los casos son superiores a los 3500 m/s, lo cual responde a hormigones de alta calidad (^{NC 231, 2002}). De igual forma, los índices de rebote registrados muestran el valor Q>40 para una resistencia estimada superior a los 30 MPa (^{NC 246, 2003}).

Los resultados se exponen en la tabla 8. En el cálculo de la fc de los modelos propuestos (Tabla 9), se observa mayor dispersión en los CV de los resultados, lo cual se debe al diseño propio de cada ecuación. Basado en los resultados obtenidos, los modelos con mejor aproximación al valor de referencia son RILEM y Tanigawa et al. con 26.29 MPa and 26.07 MPa respectivamente (Figura 3), con un error inferior al 4% para ambos casos (Figura 4). En la figura 5 se observa como algunos modelos presentan un comportamiento lineal, mientras otros reflejan una mayor dispersión en los resultados. Esta variabilidad está determinada por el diseño propio de cada ecuación (lineal, polinomial y de potencia) para la estimación de la fc, la cual es dependiente de los valores de IE y VPU obtenidos.

Para determinar la relación de estas variables sobre la fc, los resultados se correlacionaron de forma independiente combinando el IE y la VPU obtenidos con el fc calculado. Los resultados se muestran en las Figuras 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Para la construcción de las gráficas se organizaron los datos a partir del procesamiento estadístico, de manera que todos los modelos cuentan con la misma población de datos. El análisis del comportamiento de las variables IE y VPU con respecto a la fc calculada muestra que en los modelos donde existe una correlación coherente para ambos pares de variables (IE vs fc, VPU vs fc) (Figuras 6, 9), la fc calculada tiende a acercarse más al valor de referencia. Para los casos de los modelos propuestos por Bellander, Meynink et al., Raymar et al. y Kheder (Figuras 7, 8, 10, 12 respectivamente), si bien muestran una muy buena correlación entre el IE vs fc, con respecto a la VPU no parece haber influencia de esta variable sobre el fc, por lo que el resultado obtenido difiere mucho del valor de referencia de 27,0 MPa. Quizás esta sea la razón por la que las diferencias con respecto a la referencia fueron superiores al 20% para todos los casos. Un resultado interesante se obtuvo del modelo de Chandak & Kumavat (Figura 13), donde las relaciones IE y VPU son opuestas con respecto a la fc. Que el error obtenido sea inferior al 15% puede estar asociado a que, si bien las correlaciones son contrarias, existe una tendencia lineal del IE y la VPU sobre la fc calculada.

4. Conclusiones

Basado en los resultados obtenidos mediante la aplicación de los diferentes métodos SonReb estudiados, para la estimación de la resistencia a compresión de concreto producido con Cemento Portland ordinario cubano P-35 (Tipo 1) y agregados domésticos, se demostró que los modelos propuestos por RILEM y Tanigawa et al. pueden ser aplicados para estimar, con un error inferior al 4%, la fc del hormigón mediante correlación de ensayos de esclerometría y velocidad de pulso ultrasónico.

Estos resultados pueden ser empleados como base de investigación para un futuro desarrollo de normativa cubana que considere válido el empleo de los modelos SonReb, para evaluaciones no destructivas de la calidad del hormigón nacional en edificaciones de nueva construcción, o en obras de restauración.